1. Ciencia

Estudio de Materiales Calizos como Agregado Grueso
en Mezclas Asfálticas en Caliente
Study of limestone materials as coarse aggregates in hot asphalt mixtures
Richard Raul Josephia Santos, Facultad Nacional de Ingeniería de la Universidad Técnica de Oruro, Oruro - Bolivia
RESUMEN: Cada vez es más difícil hallar materiales que reúnan las cualidades y características específicas para la
utilización en las mezclas para pavimentación. Más aún, el uso de aquellos materiales denominados tradicionales se
hace difícil en sectores donde no abundan dichos materiales. Unido a esto nos encontramos ante la necesidad de
disminuir los costos de construcción, conservación y consumo de energía en la ejecución de las obras, tomando muy en
cuenta, además, los esfuerzos para la preservación del medio ambiente. En Bolivia, en particular en el departamento de
Oruro, hay sectores donde no abundan los materiales denominados tradicionales; sin embargo, hay abundancia de
materiales calizos (calcáreos), o sea aquellos que contienen carbonatos de calcio y magnesio, por ende estos se
presentarían como una alternativa de solución en la aplicación de dicho material como agregado grueso en las mezclas
asfálticas en caliente. Este trabajo presenta un estudio de las propiedades físicas y mecánicas de los agregados
gruesos calizos y agregados finos, así como una descripción de los diferentes yacimientos de caliza en Bolivia.
Asimismo, la caracterización del cemento asfáltico empleado a 4,000 m.s.n.m. Posteriormente, se comentan las
características de la mezcla asfáltica diseñada, junto con las especificaciones pertinentes; incluyendo criterios para la
evaluación de la mezcla asfáltica a utilizar. Los resultados de los análisis muestran que los agregados gruesos
obtenidos de los materiales calizos resultan ser un buen material alternativo a los tradicionales en el diseño de mezclas
asfálticas en caliente mediante el método Marshall (ASTM D1559).
ABSTRACT: Every time is more difficult to find materials that satisfying specific qualities and characteristics for the use in
paving mixtures. Even more the use of those materials called traditional becomes difficult in areas where the materials
are not abounded. Coupled with this we are facing the need to reduce the costs of construction, maintenance and energy
consumption in the execution of the works, taking into account the efforts to preserve the environment. In Bolivia,
particularly in the department of Oruro there are not many areas having the so called traditional materials available;
however, there is abundance of limestone materials or those containing calcium and magnesium carbonates, so these
would be presented as an alternative solution in their use as coarse aggregates in hot mix asphalt. This paper presents a
study of the physical and mechanical properties of limestone as coarse aggregate, and as fine aggregate; and more a
description of the different limestone deposits in Bolivia. Also, we present the characterization of asphalt cement used at
4,000 m.o.s.l., and the characteristics of the asphalt mix design, along with the relevant specifications. It is included the
evaluation criteria of the asphalt mix to be used. The test results show that the coarse aggregates obtained from
limestone materials are a good alternative to replace the traditional materials in the design of hot mix asphalt by Marshall
method (ASTM D1559).
1 INTRODUCCIÓN
1.1 Antecedentes
Debido a que los recursos del Estado nunca serán
suficientes para enfrentar la falta de vías terrestres,
entonces se deben aportar nuevas ideas, para que
las obras de los gobiernos municipales del área rural
no se vean siempre postergadas.
En tal sentido, el propósito del presente trabajo de
investigación es experimentar el comportamiento en
laboratorio de los materiales calizos como agregado
grueso en mezclas asfálticas en caliente mediante el
método Marshall, reemplazando parcial o totalmente
a la roca basáltica, para las zonas donde no existan
estos materiales denominados “tradicionales” o su
distancia de transporte sea prohibitiva. Existen
países vecinos donde se tienen experiencias en el
uso de estos materiales calcáreos; uno que los
emplea es la República de Argentina, que desde
hace más de 40 años ha estado aprovechando los
yacimientos de piedra caliza, denominada Tosca en
ese país, precisamente por la escasez de la roca
basáltica, en las provincias de Buenos Aires,
Córdoba, La Pampa y el Sur de ese país. Esta
mezcla denominada TOSCA-ARENA-ASFALTO ha
dado excelentes resultados, razón por la cual se han
llegado a bajar los costos de construcción de las
carpetas de mezcla asfáltica en caliente de las
carreteras, diseñadas con el método Marshall.
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
2
Estudio de Materiales Calizos como Agregado Grueso en Mezclas Asfálticas en Caliente
En Bolivia, principalmente en el Altiplano, existen
construcciones sumamente antiguas (iglesias,
viviendas y otros), en las cuales se usó como adobe
la piedra calcárea con algún tipo de aglomerante y
que persisten hasta el día de hoy, demostrando su
calidad de buen material en la construcción, que
desafía al tiempo, intemperismo y erosión.
3.1.3 Limpieza
3.1.4 Resistencia al desgaste
3.1.5 Textura superficial
3.1.6 Forma de las partículas
3.1.7 Absorción
2 ROCAS SEDIMENTARIAS
2.1 Caliza
Si diferenciamos a qué clase de roca sedimentaria
pertenece, la roca caliza es una roca sedimentaria
de carbonatos, una de las más importantes de este
tipo, de origen químico, no clástico. Las calizas
pueden depositarse en mares, lagos, ríos y sobre la
tierra; los depósitos de mayor extensión se
encuentran en el fondo del mar, en su mayoría a
profundidades menores de 50 metros. El travertino y
el mármol (metamórfica) son rocas con altos
porcentajes de carbonato de calcio.
2.2 Distribución geográfica de los depósitos de
calizas en Bolivia
Por los trabajos de campo y bibliografía consultada
se ha podido establecer la existencia aproximada de
92 depósitos de caliza en todo el territorio nacional
de Bolivia. Este dato puede variar de acuerdo con
estudios posteriores de mayor detalle.
TABLA 1. Depósitos de caliza en Bolivia.
Departamento N° yacimientos yacimientos importantes (*)
La Paz
18
6
Oruro
5
1
Potosí
26
2
Cochabamba
16
3
Chuquisaca
12
2
Tarija
6
1
Santa Cruz
9
1
Total
92
16
(*) Son importantes por su volumen del yacimiento
Fuente: Geografía y recursos naturales de Bolivia, Ismael Montes
de oca
3 PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LOS
MATERIALES A EMPLEAR
3.1 Evaluación de los agregados
La selección de los agregados para su uso en la
pavimentación depende de la disponibilidad, costo y
calidad del material, tanto como del tipo de
construcción proyectada. La conveniencia de un
agregado se determina por medio de su evaluación
en términos de:
3.1.1 Tamaño
3.1.2 Granulometría
- granulometría abierta
- granulometría cerrada
3.1.8 Afinidad con el asfalto
3.2 Fuentes de agregados
Los agregados para pavimentación asfáltica son
generalmente clasificados de acuerdo con la fuente
o medios de obtención. Incluyen los agregados
procedentes de minas o de agregados procesados y
los agregados sintéticos o artificiales.
3.3 Agregados calizos
La caliza es un tipo de roca sedimentaria muy
común. Por esta abundancia y por la relativa
facilidad de su trituración, su utilización está
generalizada en todas las capas del firme. Es un tipo
de agregado que no presenta dificultades de
adhesividad, es decir, de afinidad con el asfalto. Por
otra parte, se trata de una roca que presenta
resistencia al pulimento (cuando se forma bajo
presiones altas); debido a esta cualidad es idóneo su
empleo como agregado grueso tanto en las mezclas
asfálticas para pavimentación, como en los
tratamientos superficiales (Kraemer C. et al, 2004).
3.4 Cementos asfálticos
Los
cementos
asfálticos
son
preparados
especialmente para el uso en la construcción de
pavimentos asfálticos. Es un material ideal para su
aplicación en trabajos de pavimentación, pues
aparte de sus propiedades aglomerantes e
impermeabilizantes
posee
características
de
flexibilidad, durabilidad y alta resistencia a la mayoría
de los ácidos y álcalis. El cemento asfáltico a
temperatura atmosférica normal (ambiente) es un
material negro, pegajoso, semi-sólido y altamente
viscoso.
3.4.1 Propiedades o características deseables del
cemento asfáltico
Para los estudios técnicos y la construcción hay tres
propiedades
o
características
del
asfalto
importantes: (a) consistencia (llamada también
fluidez, plasticidad o viscosidad), (b) pureza y (c)
seguridad.
3.4.2 Tipos de cementos asfálticos
Comercialmente se dispone de cementos asfálticos
en varios rangos de consistencia normalizados
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
R. Josephia
(grados). Estos rangos se basan solamente en
mediciones hechas con el ensayo de penetración; se
dispone de cementos asfálticos de cinco grados: 4050, 60-70, 85-100, 120-150, y 200-300, que indican
los rangos permitidos de penetración para cada uno.
El más blando (200-300) es moderadamente firme a
temperatura ambiente. El más duro (40-50) es de
una consistencia que permite sólo una ligera
impresión del pulgar, hecha bajo firme presión, a
temperatura ambiente.
4 DESARROLLO EXPERIMENTAL
3
TABLA 4. Peso específico saturado y sin humedad
superficial. Determinación en el agregado fino. ASTM
C128.
Arena natural
Peso específico aparente bulk
Peso específico bruto bulk
Peso específico bulk (sss)
Por ciento de absorción
Arena triturada
Peso específico aparente bulk
Peso específico bruto bulk
Peso específico bulk (sss)
Por ciento de absorción
G [g/cm3]
Gb [g/cm3]
Gbs [g/cm3]
Abs. [%]
2.694
2.585
2.626
1.56
G [g/cm3]
Gb [g/cm3]
Gbs [g/cm3]
Abs. [%]
2.68
2.57
2.611
1.60
4.1 Caracterización de los agregados
En el presente estudio se utilizaron los agregados
gruesos calizos del yacimiento de Huancané.
Asimismo, los agregados tradicionales de la cantera
de Sepulturas, ubicados al sudeste de la ciudad de
Oruro, Bolivia. Los resultados de las pruebas de
laboratorio se resumen en las Tablas 2-4.
TABLA 2. Resultados de la caracterización de agregados
Ensaye
Resultado
Angularidad del agregado grueso calizo
Angularidad del agregado grueso basáltico
Angularidad del agregado fino
Partículas alargadas y planas agregado grueso calizo
Partículas alargadas y planas agregado grueso basáltico
Equivalente de arena (%)
Desgaste de Los Ángeles agregado grueso calizo
Desgaste de Los Ángeles agregado grueso basáltico
Intemperismo acelerado agregado grueso calizo (%)
Intemperismo acelerado agregado grueso basáltico (%)
Intemperismo acelerado agregado fino (%)
Ensayo de adherencia agregado calizo
Ensayo de adherencia agregado basáltico
(*) Administradora Boliviana de Carreteras.
100/100
100/100
65
29
25
70
24
16
2.12
3.54
5
98
99
TABLA 3. Peso específico saturado y sin humedad
superficial. Determinación en el agregado grueso. ASTM
C127.
Agregado grueso calizo ¾”
Peso específico aparente bulk
Peso específico bruto bulk
Peso específico bulk (sss)
Por ciento de absorción
Agregado grueso calizo ⅜”
Peso específico aparente bulk
Peso específico bruto bulk
Peso específico bulk (sss)
Por ciento de absorción
Agregado grueso basáltico ¾”
Peso específico aparente bulk
Peso específico bruto bulk
Peso específico bulk (sss)
Por ciento de absorción
Agregado grueso basáltico ⅜”
Peso específico aparente bulk
Peso específico bruto bulk
Peso específico bulk (sss)
Por ciento de absorción
G [g/cm3]
Gb [g/cm3]
Gbs [g/cm3]
Abs. [%]
2.426
2.251
2.323
3.19
G [g/cm3]
Gb [g/cm3]
Gbs [g/cm3]
Abs. [%]
2.417
2.248
2.318
3.10
G [g/cm3]
Gb [g/cm3]
Gbs [g/cm3]
Abs. [%]
2.626
2.523
2.562
1.57
G [g/cm3]
Gb [g/cm3]
Gbs [g/cm3]
Abs. [%]
2.634
2.487
2.543
2.24
Especificación
ABC (*)
95/90 mín
95/90 mín
45 mín
35 máx
35 máx
50 mín
25 máx
25 máx
12 máx
12 máx
10 máx
95 mín
95 mín
Método de
Ensaye
ASTM D5821
ASTM D5821
ASTM C1252
ASTM D2419
ASTM C131
ASTM C131
ASTM C88
ASTM C88
ASTM C88
ASTM D1664
ASTM D1664
4.2 Caracterización del cemento asfáltico empleado
La American Association of State Highway and
Transportation Officials (AASHTO) y la American
Society for Testing and Materials (ASTM) han
adoptado especificaciones para la clasificación de
cementos asfálticos para pavimentación. En la Tabla
5 se muestran los resultados de la caracterización
del cemento asfáltico, con el método apropiado
según ASTM.
El cemento asfáltico empleado para el presente
trabajo de investigación tiene un grado de
penetración 85-100 (1/10 mm), procedente de la
refinería Gualberto Villarroel (Valle Hermoso),
ubicada en el Departamento de Cochabamba,
Bolivia.
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
4
Estudio de Materiales Calizos como Agregado Grueso en Mezclas Asfálticas en Caliente
TABLA 5. Resultados de la caracterización del cemento
asfáltico 85-100 de penetración en (1/10) mm.
Ensaye
Resultado
Peso específico
Penetración a 25°C, 100 g, 5 seg. (1/10 mm)
Ductilidad a 25°C, 5 cm/mín. (cm)
Punto de inflamación, Copa abierta, °C
Solubilidad en Tricloroetileno, (%)
Ensaye de película delgada, 3.2 mm, 163 °C, 5 h, (%)
Penetración de residuo (% del original)
Ductilidad de residuo a 25°C, 5 cm/mín. (cm)
Ensayo de la mancha
Punto de Reblandecimiento, °C
Viscosidad S. Furol a 135°C en seg.
Contenido de agua (%)
(*) Administradora Boliviana de Carreteras.
1.006
90.25
150
455
99.34
0.23
56.5
150
Negativo
45
150
0.09
5 DISEÑO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN
CALIENTE MÉTODO MARSHALL “ASTM D1559”
5.1 Características de la mezcla
Al realizar el diseño de mezclas asfálticas en
caliente, se deben obtener las siguientes
características:







Estabilidad
Durabilidad
Flexibilidad
Resistencia a fatiga
Resistencia al deslizamiento
Impermeabilidad
Trabajabilidad
5.2 Metodología
El método original de Marshall sólo es aplicable a
mezclas asfálticas en caliente para pavimentación
que contengan agregados con un tamaño máximo
de 25 mm (1”). El método está pensado para diseño
en laboratorio y control de campo de mezclas
asfálticas en caliente con graduación densa. Debido
a que la prueba de estabilidad es de naturaleza
empírica, la importancia de los resultados en
términos de estimar el comportamiento en campo se
pierde cuando se realizan modificaciones a los
procedimientos
estándar.
Se
emplea
en
especímenes cilíndricos de prueba estándar de una
altura de 64 mm (2 ½”) y 102 mm (4”) de diámetro.
Estos se preparan mediante un procedimiento
específico para calentar, mezclar y compactar
mezclas de asfalto-agregado (ASTM D1559). Los
dos aspectos principales del método Marshall de
diseño de mezclas, son la densidad-análisis de
vacíos y la prueba de estabilidad y flujo de los
especímenes compactados.
Especificación
ABC (*)
1.05
85-100
100 mín
450 mín
99 mín
1 máx
50 mín
75 mín
Negativo
43 mín
85
0.02
Método de
Ensaye
ASTM D70 y D3142
ASTM D5
ASTM D113
ASTM D92
ASTM D165
ASTM D1754
ASTM D5
ASTM D113
AASHTO T-102
ASTM D36
ASTM D88
ASTM D95
La estabilidad del espécimen de prueba es la
máxima resistencia en Newtons que un espécimen
estándar desarrollará a 60 °C cuando es ensayado.
El valor de flujo es el movimiento total o
deformación, en unidades de 0.25 mm (1/100”), que
ocurre en el espécimen entre estar sin carga y el
punto máximo de carga durante la prueba de
estabilidad.
5.3 Granulometría de proyecto
La granulometría del presente estudio está basada
en las especificaciones de la ABC (Administradora
Boliviana de Carreteras), la cual indica que la
composición de la mezcla asfáltica debe satisfacer
los requisitos de granulometría mostrados en la
Tabla 6.
TABLA 6. Gradaciones propuestas para mezclas cerradas
Tamices
Gradación de los agregados (porcentaje pasante)
A
B
C
D
100
97 - 100
100
97 - 100
100
66 - 80±5 97 - 100
100
76 - 88±5 97 - 100
48 - 60±6 53 - 70±6 33 - 45±5 40 - 52±6 49 - 59±7 57 - 69±6
25 - 33±4 25 - 39±4 36 - 45±5 41 - 49±6
9 - 17±3
10 - 19±3 14 - 22±3 14 - 22±3
3 - 8±2
3 - 8±2
3 - 7±2
3 - 7±2
2"
1 1/2"
1"
3/4"
1/2"
3/8"
Nº 4
Nº 8
Nº 40
Nº 200
Porcentaje
4.0 - 7.0
4.5 - 7.5
4.5 - 9.0
de asfalto
Fuente: Administradora Boliviana de Carreteras.
4.5 - 9.0
La ABC cuenta con Manuales Técnicos para el
Diseño de Carreteras en Bolivia. Estos manuales se
actualizaron el año 2008 bajo el marco del proyecto
“Elaboración y Actualización de los Manuales
Técnicos de Diseño Geométrico, Diseño de Obras
de Hidrología y Drenaje, Dispositivos de Control de
Tránsito y Ensayos de Suelos y Materiales Asfaltos,
para carreteras”.
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
R. Josephia
5.4 Análisis de la curva granulométrica
Bajo las condiciones ya mencionadas, se procede a
la combinación de agregados de manera que estos
cumplan con las especificaciones de la Tabla 6 en la
columna C.
La combinación de agregado No 1, está conformada
por (ver Figura 1):




5
bandejas la cantidad apropiada de agregado de
cada fracción. La altura deseada de la probeta es
2.50 ± 0.05”.
 Compactación de las probetas: se ensambla el
molde y se coloca un papel de filtro en el fondo
del mismo. Después de colocar la mezcla al
molde, se aplican con una espátula caliente 15
golpes alrededor del perímetro y 10 en el centro
(ver Figura 5).
30% de agregados gruesos calizos de ¾”.
22% de agregados gruesos calizos de ⅜”.
24% de arena machacada.
24% de arena natural.
La combinación de agregado No 2, está conformada
por (ver Figura 2):




27% de agregados gruesos calizos de ¾”.
21% de agregados gruesos calizos de ⅜”.
26% de arena machacada.
26% de arena natural.
Finalmente la combinación de agregado No 3, está
conformada por (ver Figura 3):




40% de agregados gruesos basálticos de ¾”.
18% de agregados gruesos basálticos de ⅜”.
9% de arena machacada.
33% de arena natural.
5.5 Preparación de las muestras de ensayo
 Número de las muestras: para la determinación
óptima de asfalto, éste debe ser primeramente
estimado. Para proveer datos adecuados se
designan tres probetas para cada combinación de
agregados y contenido de asfalto.
 Preparación de los agregados: los agregados son
secados hasta peso constante de 105 ºC (221º F)
a 110 ºC (230 ºF), separados por un tamizado por
vía seca en las fracciones de los tamaños
deseados.
 Determinación de la temperatura de mezclado y
compactación: la temperatura a la que debe
calentarse el asfalto para producir viscosidades
de 0.17 ± 0.02 Pa-s y 0.28 ± 0.03 Pa-s, debe
fijarse como temperaturas de mezcla y
compactación, respectivamente. En tal sentido, el
rango de temperatura de mezclado es 159°C166°C. El rango de temperaturas para la
compactación es 149°C-154°C (ver Figura 4).
 Preparación del molde y del pisón de
compactación: el molde y el pisón de
compactación deben estar totalmente limpios,
pueden ser calentados en un baño termostático o
en una plancha caliente a una temperatura entre
93 y 149 ºC (200 y 300 ºF).
 Preparación de las mezclas: se usan recipientes
separados para cada probeta. Se pesa en
Figura 5. Compactación de los especímenes
 Enfriamiento y extracción de las probetas:
después de la compactación se saca el plato de
base y el collar y se deja enfriar la probeta al aire
de manera tal de prevenir la deformación cuando
es extraída del molde. Se puede promover un
enfriamiento más rápido, con ventiladores de
mesa soplando sobre molde y probeta.
5.6 Procedimiento de ensayo
Cada probeta compactada es sometida a los
siguientes ensayos y determinaciones en el orden
indicado:
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
6
Estudio de Materiales Calizos como Agregado Grueso en Mezclas Asfálticas en Caliente
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO - REPRESENTACIÓN GRÁFICA
Tamiz de la Serie Standard Americana Nº (AASTHO - ASTM)
1" 3/4" 1/2" 3/8"
N° 4
N° 40
N° 8
N° 200
100,00
90,00
80,00
Por ciento pasa
60,00
50,00
40,00
30,00
Por ciento retenido
70,00
20,00
10,00
25,000
12,500
19,000
9,500
0,00
4,750
0,430
2,360
GRAVA
0,075
ARENAS
GRUESA
L IM O
FINA
Figura 1. Combinación de agregados No 1.
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO - REPRESENTACIÓN GRÁFICA
Tamiz de la Serie Standard Americana Nº (AASTHO - ASTM)
1" 3/4" 1/2" 3/8"
N° 4
N° 40
N° 8
N° 200
100,00
90,00
80,00
Por ciento pasa
60,00
50,00
40,00
30,00
Por ciento retenido
70,00
20,00
10,00
25,000
12,500
19,000
9,500
0,00
4,750
0,430
2,360
GRAVA
0,075
ARENAS
GRUESA
L IM O
FINA
Figura 2. Combinación de agregados No 2.
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO - REPRESENTACIÓN GRÁFICA
Tamiz de la Serie Standard Americana Nº (AASTHO - ASTM)
1" 3/4" 1/2" 3/8"
N° 4
N° 40
N° 8
N° 200
100,00
90,00
80,00
Por ciento pasa
60,00
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
25,000
12,500
19,000
9,500
GRAVA
0,00
4,750
0,430
2,360
0,075
ARENAS
GRUESA
L IM O
FINA
Figura 3. Combinación de agregados No 3.
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
Por ciento retenido
70,00
R. Josephia
7
Viscosidad vs Temperatura
1
Viscosidad (Pa-s)
Rango de Compactación
Rango de Mezclado
0.1
CA 85-100
0.01
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
Temperatura (°C)
Figura 4. Carta de viscosidad del CA 85-100.
6.1.1 Combinación de agregado grueso calizo y
agregado fino de sepulturas
5.6.1 Determinación del peso específico de la
mezcla compactada
5.6.2 Ensayos de estabilidad y fluencia; y
5.6.3 Determinación de la densidad y vacíos.
6 ANÁLISIS DE RESULTADOS
6.1 Análisis de los resultados obtenidos
En la Tabla 7 se presentan los datos obtenidos
mediante el método de diseño Marshall.
Los parámetros a evaluar en esta etapa serán:
vacíos en el agregado mineral (VMA), vacíos llenos
de asfalto (VFA), volumen de vacíos (Va). A estos se
le adicionarán los parámetros propios del método de
diseño, como son estabilidad y flujo del método
Marshall.
TABLA 7. Análisis de las combinaciones
Parámetros
Se puede observar que la combinación 1 presenta
mejor estabilidad, menor flujo y el porcentaje de
vacíos en el agregado mineral (VMA) está
aproximadamente al centro del punto bajo de la
curva VMA, en relación con la combinación 2, la cual
se encuentra en el lado húmedo o derecho
creciente, por lo que no es recomendable debido a
que tienen la tendencia a expandirse cuando está
colocado en campo, por ende se descartará del
diseño. Por tanto se utilizará la combinación 1,
además esta combinación posee menor cantidad de
fino, proporción que pasa el tamiz Nº 4 (4.75 mm),
posee una cantidad de asfalto menor a la
combinación 2, lo cual es muy conveniente desde el
punto de vista económico, sin embargo también se
quiere una durabilidad de la carpeta y sin que afecte
demasiado a la estabilidad, sabiendo que una menor
cantidad de asfalto puede producir un rápido
deterioro de la carpeta asfáltica.
75 golpes por cara
Combinación
Combinación
1
2
2,333.10
2,281.99
10.96
11.07
2.233
2.230
4.0
4.0
Estabilidad (lb)
Flujo (0,01")
Densidad (g/cm³)
% de Vacíos en la mezcla (Va)
% de Vacíos de agregados mineral
17.54
(VMA)
% Vacíos llenos de asfalto (VFA)
77.32
% de asfalto óptimo
6.1
(*) Administradora Boliviana de Carreteras.
Combinación
3
2,539.68
11.31
2.308
4.0
Especificación
ABC (*)
1500 mín
8-16
----3-5
18.29
17.66
13 mín
78.03
6.44
77.36
5.95
75 - 82
-----
Los porcentajes de vacíos llenos de asfalto (VFA) de
las dos combinaciones se encuentran por encima
del límite inferior de la especificación de VFA.
Analizados los parámetros y hechas
observaciones se utilizará la combinación 1.
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
las
8
Estudio de Materiales Calizos como Agregado Grueso en Mezclas Asfálticas en Caliente
7 CONCLUSIONES
Después del análisis de los resultados tomados en
laboratorio de los agregados gruesos obtenidos de
los materiales calizos, estos se presentan como un
buen material alternativo a los tradicionales en el
diseño de mezclas asfálticas en caliente mediante el
método Marshall. Debido a que cumplen los
parámetros a evaluar, es decir las especificaciones,
como son: el porcentaje de vacíos en el agregado
mineral (VMA = 17.54 % > 13.00 %), porcentaje de
vacíos llenos de asfalto (82.00 % > VFA = 77.32 % >
75.00 %); estabilidad (estabilidad = 2,333.10 lb >
1,500.00 lb) y flujo (16.00 > flujo = 10.96 > 8.00) del
método Marshall. Sin embargo los agregados
gruesos basálticos machacados presentan mejores
propiedades volumétricas y mecánicas en las
mezclas asfálticas compactadas, con un porcentaje
de vacíos en el agregado mineral (VMA = 17.66 % >
13.00 %), porcentaje de vacíos llenos de asfalto
(82.00 % > VFA = 77.36 % > 75.00 %); estabilidad
(estabilidad = 2539.68 lb > 1500.00 lb) y flujo (16.00
> flujo = 11.31 > 8.00) del método Marshall.
Los agregados gruesos calizos presentan buenas
propiedades mecánicas, con un Porcentaje de
Desgaste = 24 % < 25 % (ASTM C131). Por otra
parte los agregados gruesos basálticos machacados
presentan mejores propiedades mecánicas en
relación al anterior, con un Porcentaje de Desgaste
= 16 % < 25 %; tal como se determinó en el ensayo
de abrasión por medio de la máquina de Los
Ángeles.
Los agregados gruesos calizos presentan mayores
valores de absorción comparándolos con los
agregados gruesos basálticos machacados, ver
Tabla 3.
Los agregados gruesos calizos presentan menores
valores de pesos específicos, como ser: peso
específico, peso específico Bruto, peso específico
saturado superficialmente, (ver Tabla 3), en relación
a los agregados gruesos basálticos machacados.
Los agregados gruesos calizos presentan mejores
propiedades químicas, es decir, resistencia a la
desintegración debido a los cambios climáticos,
acción hielo/deshielo (durabilidad = 2.12 % “Método
del Sulfato de Sodio”), en relación a los agregados
gruesos basálticos machacados (durabilidad = 3.54
% “Método del Sulfato de Sodio”). Lo que garantiza
buena durabilidad al intemperismo y erosión.
Los agregados gruesos calizos al igual que los
agregados gruesos basálticos machacados no
presentan dificultades de adherencia, es decir,
afinidad con el cemento asfáltico (ASTM D1664).
En Bolivia existen abundantes yacimientos de este
tipo de material calcáreo, lo que convierte al mismo
en una alternativa factible de ser usada como
agregado grueso en mezclas asfálticas en caliente,
como se describe en el Capítulo 2.
El autor del presente estudio se encuentra
satisfecho por haber cumplido con los objetivos
planteados, pretendiendo que sea un aporte
importante
en
el
desarrollo
de
nuestros
conocimientos en el campo del estudio experimental
de la piedra caliza como agregado grueso en las
mezclas asfálticas en caliente, diseñadas mediante
el método Marshall. Sin embargo debemos tomar
muy en cuenta también que la investigación
científica no tiene fronteras.
8 RECOMENDACIONES
Considerar como piedra caliza a aquel material que
tenga un contenido de carbonato de calcio superior o
cercano al 50 % en cualquier forma que se presente.
Hay que ser riguroso en lo que respecta a los
contenidos de carbonato de calcio y magnesio por
su importancia en el comportamiento del material.
En el presente estudio se determinó el
comportamiento de los agregados gruesos calizos
en mezclas asfálticas en caliente. Sin embargo, este
trabajo podría ser encarado con mejores resultados
a través de la aplicación como relleno mineral
(“fíller”), como agregado fino en las mezclas para
pavimentación. Por ende se necesitará realizar más
combinaciones con la piedra caliza
9 REFERENCIAS
ASTM, Standard Test Method for Soundness of
Aggregate by use of Sodium Sulfate or
Magnesium Sulfate, ASTM designation C 88-99a
(2005).
ASTM, Standard Test Method for Resistance to
Degradation of Small-size Coarse Aggregate by
Abrasion and Impact in the Los Angeles Machine,
ASTM designation C 131-03 (2005).
ASTM, Standard Test Method for Sand Equivalent
Value of Soils and Fine Aggregate, ASTM
designation D 2419-02 (2005).
Kraemer C. et al. (2004). “Ingeniería de Carreteras”
Tomo
II,
Editorial
“McGRAW
HILL/
INTERAMERICANA DE ESPAÑA, S.A.U.”,
España, Madrid.
Montes de Oca I. (1997). “Geografía y Recursos
Naturales de Bolivia”, Editorial EDOBOL, La Paz,
Bolivia.
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.